淺淡材料化學專業的高分子化學實驗教學改革

丁能文　游維雄　陳軍　王春香　蔣鴻輝

[摘 要]高分子化學實驗是我校材料化學專業學生學習的一門重要的實驗課程，該課程既能使學生進一步理解和掌握理論知識，又能培養學生的動手能力及科研素養。通過讓學生參與實驗的準備工作、實驗設計等活動，對高分子化學實驗教學進行改革，激發學生的學習興趣，提高學生的基本實驗能力。

[關鍵詞]材料化學專業；高分子化學實驗；教學改革

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）06-0146-02

《高分子化學》是有機化學的后續課程，但同時更是高分子材料科學的啟蒙課程，是學生掌握高分子科學基本理論和分析、解決高分子材料加工過程中的問題的基礎課程。考慮到我校材料化學專業的一個重要發展方向是高分子材料， 《高分子化學》被選為材料化學專業的核心課程。高分子化學是一門以聚合物合成實驗為基礎的課程，聚合物合成實驗教學有別于一般有機化學實驗，但又是以有機化學實驗為基礎，它是培育創業創新人才的一個重要環節，是材料化學專業聯系生產實際的實用性教學。高分子化課程實驗教學相比于理論課程教學更具趣味性、實踐性、復雜性、研究創新性。高分子化學實驗教學在整個高分子化學的教學活動中起著重要的推動作用。

高分子化學實驗教學屬于課程內教學，開設的實驗課程內容中有一部分能夠很好地體現高分子科學的發展成果，學生的實踐與創新能力在某種程度上能得到鍛煉。但是仍然存在相當一部分驗證性、認知性的實驗，而且實驗教學環節依然偏重于理論，注重高分子材料實用性的實驗不多，不利于學生學習有關高分子材料的制備與加工。在學生進行高分子化學實驗過程中，學生一般是按照已有的實驗過程進行實驗。實驗前教師對相關實驗重點、難點、細節等方面進行集中講解，學生只需按照教師提供的實驗過程，即可順利完成實驗。如此實驗教學，不但阻礙了學生發現問題的能力、分析與解決問題的能力以及創業創新意識的提高，還使學生對教師產生依賴，并且抑制了學生的獨立思考及創新能力的挖掘。

我校材料化學專業具有工科特色，和高分子材料專業比，材料化學專業的高分子材料相關課程的課時相對較少，開設《高分子材料化學》（《高分子化學》）、《高分子物理》與《高分子材料加工工藝學》，總共課時不到140學時。如何在有限的時間內，使我校的材料化學專業的學生既能掌握高分子科學的理論基礎知識與學科前沿，又可以激發學生學習高分子材料的興趣，是一個非常值得探討的問題。

一、分配學生參與教師的前期實驗工作

前期實驗工作是實驗順利進行的前提條件。相比基礎課程中的無機、有機化學實驗，高分子化學實驗有更多的實驗前期工作需要準備，包括檢修與調試反應儀器裝置、玻璃器皿的清洗、配制溶液（如提純單體、引發劑）等。粘附在玻璃儀器上的聚合物難以清除，學生在清洗玻璃儀器等設備的過程中，既懂得實驗的成功來之不易，又能初步掌握聚合物的溶解性質。如聚苯乙烯單體中一般要加入微量的對苯二酚等阻聚劑，以避免溶液在儲存、運輸的過程中發生聚合（變質）。所以為了使實驗順利進行，縮短反應時間，開始實驗前，在教師的指導下學生采用減壓蒸餾的方法對單體（加入阻聚劑）進行提純。這樣，學生既加深了對阻聚劑阻聚原理的理解，又掌握了減壓蒸餾的操作方法。通過積極參與實驗前的準備工作，學生懂得實驗的成功不僅取決于實驗過程，而且與實驗前期工作密切相關，從而更加重視實驗教學過程。更重要的是，通過參與教師實驗前期工作的準備，加深了對課堂理論知識的理解，熟悉蒸餾、重結晶等提純化學物質的方法。

二、設計能激發學生學習興趣的實驗

調動學生學習主動性的一個重要舉措是激發學生的學習興趣。要激發學生的學習興趣，設計的實驗最好是學生既熟悉又陌生的內容。如尼龍66的制備實驗，尼龍繩、尼龍襪子等，生活中很常見，但是如何在實驗中采用己二酰氯與己二胺的界面縮聚來制備學生卻不清楚，這勢必將大大提高學生主動參與實驗的興趣。而且實驗裝置相對簡單，一個燒杯即可完成。當學生將有機相與水相混合后，在兩相界面馬上就能看到一層聚合物薄膜的生成，而且該層薄膜拉出之后，又立即生成新的聚合物薄膜，可以連續不斷地拉出，形成纖維狀物質。實驗操作不復雜，成功率高，過程新穎，操作明了，學生學習的積極性高。

三、注重開設實用、應用型實驗

高分子化學實驗教學為學生的創業、創新意識的培養提供了良好的環境條件，尤其是一些能結合實際生活的應用型高分子材料的制備，能使學生體會到高分子化學實驗的實用價值，有利于激發學生走向的創業、創新。如在“聚丙烯酸型高吸水性樹脂的制備”實驗中，高吸水性樹脂可用于日常生活用品如尿不濕等，由于該產物的實用性強，一方面可以提高學生動手實驗的積極性；另外一方面也使學生深刻認識到高分子材料是一個與人們的日常生產生活息息相關的學科方向。類似的高分子材料還有粘接劑、涂料等，這些實驗的開出將會使學生對未來從事該行業的信心倍增。

四、適當設計綜合型實驗

教材內高分子化學實驗大多數是認知和驗證型實驗，學生只需要按實驗參考書的步驟操作基本就能完成。如此實驗雖然可以使學生的動手能力得到一定程度的提高，卻不能使學生的綜合能力、分析和解決問題的能力、創新的能力等方面得到合適的鍛煉。綜合型實驗是內容和步驟較為復雜的實驗，其中包含多個的知識點和基本實驗操作，需要結合多方面的理論知識和技能，才能夠順利完成。綜合型實驗既能夠訓練學生綜合運用所學理論和實踐的技能，又能培養和提高其發現問題、分析問題、解決問題的能力。在綜合型實驗訓練過程中，學生主動思考，敢于提出問題、分析問題和解決問題，學生的科學思考和創新意識獲得很大的提升。

五、開設研究型實驗

學生經過綜合型實驗的基本訓練后，實驗理論知識和專業實驗技能都有了一定程度的提高。為了使學生了解高分子科學學科前沿、激發學生創業創新的動機，教師允許學生采取自愿組合的方式組成若干個科研興趣小組。通過查閱文獻資料，小組討論提出實驗方案，并與指導老師討論方案的可行性，最后開展實驗。結束時，上交實驗記錄由指導教師批閱給出評價，并討論實驗的得失。整個過程中，要求學生提交文獻綜述、可行性方案、實驗報告或科研論文，鍛煉寫作科研論文的能力。顯然研究型實驗需要教師付出更多的勞動，為學生創造一個獨立完成、接近實際科學研究的環境。研究型實驗有利于提升學生分析問題、解決問題、獨立工作、團隊精神及創業創新等方面的綜合能力。

六、改革實驗成績的考核方式

一個好的實驗成績考核方式要能夠反映學生在實驗教學過程中各個環節的表現。僅憑一份實驗報告來評定學生的成績是遠遠不夠的，學生在預習實驗、搭建裝置、清洗儀器設備、打掃衛生等方面的工作都將得不到很好的體現，缺乏客觀性和公正性。因此，可以借鑒無機、有機化學實驗的考核方式，將實驗成績的評定方式細化：平時實驗成績60分，包括書寫預習10分、統一服裝5分、裝置搭建10分、規范操作10分、衛生情況5分和提交報告20分；期末實驗操作考試40分（隨機抽取）。將實驗成績的評定標準在開課前公布，使學生不得不復習鞏固所有開設的實驗，從而達到熟練掌握各項實驗技能的教學目標。

七、結束語

高分子材料作為我校材料化學專業一個重要的培養方向，《高分子化學》成為材料化學專業的核心課程，直接影響《高分子物理》《高分子材料加工工藝學》等后續課程的學習。我校材料化學教研室已通過對高分子化學實驗教學的改革，在激發學生學習高分子化學科學的興趣，提高學生的實踐技能、創新能力和創業意識等方面有所收獲。2015年3月5日，全國人民代表大會第十二屆第三次會議開幕，國務院總理李克強同志在作政府工作報告中提及 “大眾創業、萬眾創新”。今后，我們將秉成這一新理念，繼續深入研究與探索，使高分子化學教學不斷適應社會發展的要求，為培育更多材料化學領域的優秀人才做不懈的努力。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 于淑娟.高分子化學教學改革的實踐與探索[J].廣西師范學院學報（自然科學版），2009（3）：123 -125.

[2] 顧景梅，鄒玉紅，馬小隆等.改進實驗教學發揮實驗室在培養高素質人才中的作用[J].實驗室科學，2009（2）：35 -37.

[3] 劉寧，李田，王小丹，等.《高分子化學實驗》課程的教學探討[J].高分子通報，2011（7）：110 -112.

[責任編輯：羅 艷]